试用热化学求KCl晶体点阵能29页PPT
材料化学 化工大学课后习题答案
第一章1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？答：（1）晶体的一般特点是：a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。
点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元2、什么是同质多晶？什么是类质同晶？一些组成固定的化合物，由于其内部微粒可以以不同的方式堆积，因而产生不同种类的晶体，我们把这种同一化合组成存在两种或两种以上晶体结构形式的现象为同质多晶现象。
在两个或多个化合物中，如果化学式相似，晶体结构形式相同，并能互相置换的现象，我们称之为类质同晶现象。
3、产生晶体缺陷的原因是什么？晶体缺陷对晶体的物理化学性质的影响如何？答：晶体产生缺陷的原因主要有：（1）实际晶体中的微粒总是有限的；（2）存在着表面效应；（3）存在着表面效应；（4）粒子热运动；（5）存在着杂质。
在实际晶体中缺陷和畸变的存在使正常的点阵结构受到了一定程度的破坏或扰乱，对晶体的生长，晶体的力学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等到都有很大的影响，在生产和科研中非常重要，是固体物理、固体化学和材料科学等领域的重要内容。
第二章１、晶体的结构特性是什么？这些特性是什么原因引起的？（1）晶体的均匀性：晶体的均匀性是焓因素决定的；非晶体的均匀性是由熵因素引起的。
（2）晶体的各向异性：由于晶体在各个方向上的点阵向量不同，导致了晶体在不同方向上具有不同的物理性质（3）晶体的自范性：在适宜的外界条件下，晶体能自发生长出晶面，晶棱等几何元素所转成的凸多面体，晶体的这一性质即为晶体的自范性。
结构化学-晶体点阵结构PPT课件
按 a、b、c 之间的关系，以及 、、 之间的关系，晶体
可以分成 7 种不同的晶系，称为七大晶系，有十四种布拉维晶格。
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分数坐标
由于取晶胞参数的三个素向量 a, b, c为单位，一个晶 胞内原子最大坐标为1，最小坐标为0，其余坐标在1~0之 间，因此，描述晶胞中原子的坐标为分数坐标。
立方面心晶胞净含4个原子，所以写出4组坐标即可:
20世纪80年代发现的以YBa2Cu3O7-x为 代表的氧化物超导体和球烯, 都震动了科 学界. 1991年以来又发现球烯与K、Rb 、 Cs等形成的离子化合物具有超导性，使人 们对分子超导体的前景充满希望。
现代科技中的晶体——超导材料
➢ 晶体的特性 ➢ 晶体的点阵结构理论 ➢ 晶体结构的密堆积原理 ➢ 金属晶体和离子晶体
• 金属晶体 • 离子晶体 • 分子晶体 • 共价键型晶体 • 混合键型晶体
密堆积原理是研究晶体结构的一项重要内容
晶体结构的密堆积原理
密堆积原理：是在无方向性和饱和性的金属键、离 子键和范德华力把晶体内部质点结合在一起的晶 体中，原子、离子或分子总是趋向于相互尽可能 配位数高，能充分利用空间的紧密堆积的结构方 式。
内容简介
介绍晶体物质的结构及其结构与性能的关 系，以及研究晶体结构的实验方法-X射线 晶体衍射法。
➢ 晶体的特性 ➢ 晶体的点阵结构理论 ➢ 晶体结构的密堆积原理 ➢ 金属晶体和离子晶体
➢ 晶体的特性 ➢ 晶体的点阵结构理论 ➢ 晶体结构的密堆积原理 ➢ 金属晶体和离子晶体
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一、晶体的特性
固态物质：晶体和无定形体
3 晶体具有确定的熔点
晶体在熔化时必须吸收一定的熔融热才能转变为液态(同样在凝固 时放出同样大小的结晶热)，见晶体加热曲线：随时间增加，温度 升高至T0时，晶体开始熔解，温度停止上升，此时所加的热量， 用于破坏晶体的格子构造，直到晶体完全熔解，温度才开始继续升 高
晶体的点阵结构和晶体的性质优秀课件
水晶 —SiO2
玛瑙:
玛瑙的化学成分以SiO2为主，还常 含有微量元素，如铁、锰、镍等
石 榴 子 石
石榴子石化学通式为A3B2[SiO4]3，晶体属等轴晶系的一族岛状结构 硅酸盐矿物的总称。化学式中A代表二价阳离子，主要有镁、铁、 锰和钙等；B代表三价阳离子，主要有铝、铁、铬、钛等。石榴子 石按成分特征，通常分为铝系和钙系两个系列。
蓝铜矿
蓝铜矿的化学组成Cu2[CO3]2(OH)2，晶体属单斜晶系的碳酸盐矿物。 中国古代称为石青。晶体为柱状或厚板状，通常多呈粒状、钟乳状、 皮壳状或土状集合体。深蓝色，条痕为天蓝色玻璃光泽，土状块体 为浅蓝色。贝壳状断口。摩氏硬度3.5-4，比重3.7-3.9。常与孔雀石 共生。
产于铜矿床氧化带中，是含铜硫化物氧化的次生产物，可用作 寻找原生铜矿的标志。孔雀石可用于炼铜，质纯色美者可做为装饰 品及工艺品原料，其粉末可作天蓝色颜料。
方解石
化学成分为CaCO3，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。通常为无色、 乳白色，含杂质则染成各种颜色，有时具晕色，其中无色透明的 晶体称冰洲石，玻璃光泽。摩氏硬度3，比重2.6-2.9，三组完全 菱面体解理，故名方解石，性脆。遇冷稀盐酸剧烈起泡，放出 CO2。
鉴定特征：菱面体完全解理，硬度不大，加稀盐酸剧烈起泡。 方解石是分布最广的矿物之一，是组成石灰岩和大理岩的主 要成分。在石灰岩地区，溶解在溶液中的重碳酸钙在适宜的条件 下沉淀出方解石，形成千姿百态的钟乳石、石笋、石幔、石柱等 自然景观。 方解石在冶金工业上用做熔剂，在建筑工业方面用来生产水 泥、石灰。冰洲石是制作偏光棱镜的高级材料。
• 因此，结晶物质的分布非常广泛，可以这样说， 自然界的固体物质中绝大多数都是结晶物质。 整个岩石矿物界（除极少数例外），工业产品 中的金属，合金，硅酸盐制品（玻璃除外）， 大多数的无机化合物和有机化合物，甚至是植 物纤维，这些都是结晶物质。
材料化学-习题解答资料
1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？答：（1）晶体的一般特点是：a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。
点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子，其中C—C化学键长为1.54Å。
试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。
答：因为C原子间夹角约为109.5°，所以链周期＝2×1.54Å×sin(109.5°/2)=2.51Å3、由X射线法测得下列链型高分子的周期如下，试将与前题比较思考并说明其物理意义。
化学式链周期聚乙烯醇 2.52聚氯乙烯 5.1聚偏二氯乙烯 4.7答：由题中表格可知，聚乙烯醇的链周期为2.52 Å，比聚乙烯略大，原因可能是-OH体积比H大，它的排斥作用使C原子间夹角变大，因而链周期加长，但链周期仍包含两个C原子；聚氯乙烯的链周期为5.1 Å，是聚乙烯链周期的两倍多，这说明它的链周期中包含四个C原子，原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小，相互交错排列，其结构式如下：聚偏二氯乙烯链周期为4.7 Å比聚乙烯大的多，而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1 Å，可知链周期仍包含4个C原子。
周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子，为使排斥能最小它们将交叉排列，即每个Cl 原子在相邻2个Cl 原子的空隙处。
人教版高中化学选修三第三章离子晶体、晶体计算 课件 (共29张PPT)
O
Ca
[练习2] 、钇钡铜氧化合物
在 90K 温度下具有超导性 。若该化合物晶体的晶胞 结构如图所示，则该化合 物的化学式是 C 。
A．YBa2Cu3O3.75 B．YBa2Cu2O7 C．YBa2Cu3O5.5 D．YBa2Cu4O7
Ba
O
Y
Cu
题型4、 晶体密度、粒子间距离的计算
例4右图为NaCl晶胞结构示意图。
（1）用X射线衍射法测得晶胞的边长为a
cm，求该温度下NaCl晶体的密度。 ρ＝m/V＝ （2）晶体的密度为ρg/cm3，则晶体中Na
＋与Na＋之间的最短距离是多少？
[练习3]. 已知 NaCl 的摩尔质量为 M g· mol-1，
食盐晶体的密度为ρg·cm-3，若下图中Na+与最邻
近的Cl- 的核间距离为 a cm，那么阿伏加德罗常
固体不导电，水溶液或熔融状态导电； 大多易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。 熔点℃ NaCl CsCl 801 645 沸点℃ 1413 1290
请你想想
为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？
同：Na+ 与Cs+ 均带一个单位正电荷，
阴离子均为氯离子。 异：Na+半径比Cs+ 小
结果：NaCl晶体中的离子键较强，则熔沸点较高。
题型探究技法归纳
题型1 离子晶体的空间构型
例1 如图是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分
结构,其中属于NaCl晶体中分割出来的结构图是(
C)
A．(1)和(3)
B．(2)和(3)
C．(1)和(4)
D．只有(4)
【解析】图(1)中黑球的配位数为6，图(4)应为简单立方结构。 图(2)中黑球的配位数为8，图(3)为体心立方结构。
晶体结构与空间点阵PPT课件
晶向指数的确定
1. 建立坐标系，结点为原点，三 棱为方向，点阵常数为单位 ；
2. 在晶向上任两点的坐标 (x1,y1,z1) (x2,y2,z2)。(若 平移晶向或坐标，让在第一点 在原点则下一步更简单)；
3. 计算x2-x1 ： y2-y1 ： z2z1 ；
4. 化成最小、整数比u：v：w ； 5. 放在方括号[uvw]中，不加逗
七个晶系及有关特征
特征对称元素
晶胞特点
4个按立方体对 角线取向的3重
旋转轴
6重对称轴
4重对称轴
a=b=c α=β=γ=90°
a=b≠c α=β=90°,γ=12
0°
a=b≠c α=β=γ=90°
3重对称轴
a=b=c α=β=γ≠90°
2个互相垂直的 对称面或3个互 相垂直的2重对
称轴
a≠b≠c α=β=γ=90°
a/h、b/k、c/l。
即与原点位置无关；每一指数对应一组平行的晶面。
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立方晶系几组晶面及其晶面指标。
（100）晶面表示晶面与a轴相截与b轴、c轴平行； （110）晶面表示与a和b轴相截，与c轴平行； （111）晶面则与a、b、c轴相截，截距之比为1:1:1
(100) (110) (111) 在点阵中的取向
表示方法：用{hkl}表示。
例如：立方晶系中{100}晶面族包括六个晶面
（100）、（010）、（001）、（-100）、（0-10）、（00-1）
注意，在其他晶系中，通过数字位置互换而得到的晶面不一定属于同 一晶面族，例如，正方晶系中a=bc，因此，{100}晶面族分为两组， 一个包含（100）（010）（-100）（0-10）晶面；另一个包含（001） （00-1）两个晶面。
第七章晶体的点阵结构和晶体的性质PPT课件
点 (1) 点阵点必须无穷多；
阵 (2) 每个阵点必须处于相同的环境；
的 性
(3) 用该点阵所对应的平移群中的向量作用
质
到一个阵点上，必然指向一个新阵点。
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第七章 晶体的点阵结构和晶体的性质
3 点阵结构、点阵与平移群三者的关系
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第七章 晶体的点阵结构和晶体的性质
直线点阵对应的平移群
T mm am 1 ,2, 结论
点阵是晶体结构周期性的几何表达，平移群则 是点阵的数学表达式，Tm已知，直线点阵可知。
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第七章 晶体的点阵结构和晶体的性质
一维周期性结构及其直线点阵
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a
a
b
b
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选正当格子，首先考虑 对称性，再考虑含点阵
点的数目
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第七章 晶体的点阵结构和晶体的性质
平面格子正当点阵单位
正方格子
六方格子
矩形格子
矩形带心 平行四形 格 子格 子
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第七章 晶体的点阵结构和晶体的性质
实例 如何从石墨层抽取平面点阵？
能否将每个碳原子都抽象成点阵点？
晶体的理想外形具有特定的对称性，这是内部 结构对称性的反映。晶体结构的周期大小和X射 线的波长相当，使它成为天然的三维光栅，能够 对X射线产生衍射。而晶体的X射线衍射，成为了 解晶体内部结构的重要实验方法。
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第七章 晶体的点阵结构和晶体的性质
4 晶体具有确定的熔点
晶体结构与点阵结构 ppt课件
(1) A
B
C A BC
D EF
D
EF
2R
LD[10]02
0.707 2R
LD[110] 1
LD [11]1(2
2R 2R)
0.408 3
PD(10)0(222RR2)2 0.78
PD(11)11(4R2)2Rs2in60o 0.90
2
2R2
PD (11)0(2
0.56 2R)(4R)
(2)
A
BA
✓原子 ✓分子 ✓晶体
➢ 晶体结构
原子的电子结构
波粒二象性；几率波；电子能级和波函数；薛定谔方程； 量子数（n, l, m）；径向分布图（函数），角度分布图； 钻穿效应；单电子（平均势场）近似，中心势场近似； 屏蔽常数。
2 22V(r)(r)E(r)
N
e2
N
4 r j1 0ij j1
e2 4 0rij
Cl-
NaCl
Na+
Cl-
CsCl
Cs+
Zn2+
立方ZnS
S2-
F-
CaF2
Ca2+
HCP
Cu3Au CuAu
思考题
1、什么是空间点阵？与晶体结构的关系如何？ 2、什么晶系？布拉菲点阵？分别有多少个（种）？ 3、什么是晶向族？晶面族？ 4、在立方晶胞中画出下列晶向或晶面：[221]、[312]、(102)、(123) 5、在六方晶胞中画出下列晶向或晶面：[1210]、(2111) 6、什么是晶带？用计算和绘图两种方法证明(110)、(311)和(132)属于一个
B
A
C
C
ED
E
D
D
试用热化学求KCl晶体的点阵能.
如前所述，分子筛已在工业生产和科学研究中发挥着重
要作用。5A分子筛可用于石油脱蜡，使油品凝固点降低，分 离出的正烷烃可作为洗涤剂原料。它还可用于气体或液体的 深度干燥及气体的纯化。也可用来分离甲烷、乙烷和丙烷。
（c）如前所述，8个β笼通过立方体互相连接形成α笼。 它是A型分子筛最大的空穴，平均有效直径为1140pm,有 效体积为4.4×10-16cm3。
（d）脱水后的分子筛具有空旷的骨架型结构，在结 构中有许多孔径均匀的通道和排列整齐、内表面很大的 空穴。孔径大小数量级与一般分子相当，它只允许直径 比孔径小的分子进入，直径比孔径大的分子被拒之门外， 从而将大小、形状不同的恩资分开，起筛分分子的作用， 故而得名。
3、从理论计算公式计算NaCl与MgOde晶格能。MgO的熔点 为2800℃，NaCl为801℃，请说明这种差别的原因。
4、为什么可将离子晶体的结构归于不等径圆球密堆积的问 题？
离子晶体的结构多种多样，而且有的很复杂。 但复杂的离子晶体结构一般都是典型的简单结构 形式的变形，故可将离子晶体的结构归结为几种 典型的结构形式。
点相连接时，结构单位是
单于链辉[石SiO类3]矿n2n中-，，这其种中链最存在简
单的结构是透辉
C示a于Mg图(S。iO图3)2
， 中
其 的
结 链
构 是
形 端
式 视
的，应该注意，它们是按
四面体的顶点交替地指向
相反方向排列的。在垂直
于链的长度的两个方向上，
链是通过氧和阳离子键连
接在一起的。Mg2+在O2-八
有关晶体的计算 ppt课件
列式表示铝单质的密度
g·cm－3(不必计
算出结果)
例2、已知金刚石的晶胞如图，金刚石中 C-C键长为155pm，求金刚石的晶体密度 （g.cm-3）?
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例3、（2016年新课标全国卷II）37（4）某
镍白铜合金的立方晶胞结构（镍的原子量：
59）如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_____。
②若合金的密度为d g/cm3，晶胞参数
其中，密度公式中共有四个未知量：密度，微粒摩尔质量，晶 胞
体积，NA，知道3个可求另一个，因此可能围绕密度出现4种题型。 在晶胞体积中，还可以考察晶胞边长与微粒半径的关系。
有关晶体的计算
7、空间利用率
（1）体心立方空间利用率：球体积占晶胞体积的百分比
2 4 πr 2 4 πr
33
3 3
3π 100% 68.02%
5、微粒的空间坐标
有关晶体的计算
面心立方最密堆积小球坐标 （1）球数：8×1/8 + 6×1/2 = 4
（2）分数坐标：（0,0,0）-顶点 （1/2,1/2,0） （1/2,0,1/2） （0,1/2,1/2）-体心
（3）配位数： 12
同层6 上下各3
有关晶体的计算
六方最密堆积小球坐标 （1）球数：8×1/8 + 1 = 2 *（2）分数坐标：（0,0,0）-顶点 （1/3,2/3,1/2）-体心 （3）配位数： 12 同层6 上下各3
有关晶体的计算
Ca2+：4 F-： 8
碱土金属卤化 物、碱金属氧 化物。
3、边长（晶胞参数）和半径关系
（1）简单立方晶胞参数：边长a
球半径r 与晶胞边长 a 的关系：